2022年高考中物理牛顿运动定律知识点汇总.docx

2022年高考中物理牛顿运动定律知识点汇总1单选题1、如图所示，倾角为=37的传送带以速度v1=2m/s顺时针匀速转动。将一物块以v2=8m/s的速度从传送带的底端滑上传送带。已知小物块与传送带间的动摩擦因数=0.5，传送带足够长，取sin37=0.6,cos37=0.8， g=10m/s2，下列说法正确的是（）A小物块向上运动过程中的加速度大小为10m/s2B小物块向上运动的时间为1. 2sC小物块向上滑行的最远距离为4mD小物块最终将随传送带一起向上匀速运动答案：C解析：ABD由于物块的速度大于传送带的速度，所以物块相对传送带向上运动，物块受重力和沿斜面向下的滑动摩擦力，沿斜面方向有根据牛顿第二定律mgsin+mgcos=ma1代入数据解得a1=10m/s2方向沿斜面向下。设物体减速到传送带速度需要的时间为t1，有t1=v1-v2-a1=0.6s由于物体所受重力沿斜面方向的分力大于滑动摩擦力，因此物体相对传送带向下运动，受到的滑动摩擦力沿斜面向上，沿斜面方向根据牛顿第二定律有mgsin-mgcos=ma2代入数据解得：a2=2m/s2方向沿斜面向下；最后减速到速度为零的时间为t2=v1a2=1s故小物块向上运动的时间为1.6s。故ABD错误。C小物块向上滑行的最远距离为x=v1+v22t1+v12t2=2+820.6+221m=4m故C正确。故选C。2、物体质量为m5Kg放在粗糙的水平面上，在力F的作用下做a2m/s2的匀加速直线运动，方向向右，已知物体与地面之间的动摩擦因数为0.3，则外力F为（）A20NB15NC25ND10N答案：C解析：根据牛顿第二定律得a=F合m则有FmgmaF0.3510+2525N故选C。3、下列说法正确的是（）A伽利略发现了万有引力定律，并测得了引力常量B根据表达式F=Gm1m2r2可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大C在由开普勒第三定律得出的表达式r3T2=k中，k是一个与中心天体有关的常量D两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力答案：C解析：A牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量G，A错误；B万有引力表达式F=Gm1m2r2，只适用于质点之间的相互作用，当r趋近于零时，万有引力定律不再适用，B错误；C在由开普勒第三定律得出的表达式r3T2=k中，k是一个与中心天体有关的常量，C正确；D两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力，D错误。故选C。4、如图所示，滑轮A可沿倾角为的足够长光滑轨道下滑，滑轮下用轻绳挂着一个重力为G的物体B，下滑时，物体B相对于A静止，则下滑过程中（不计空气阻力）（）A绳的拉力为GB绳的拉力为GcosC绳的方向与光滑轨道不垂直DB的加速度为g sin答案：D解析：D对整体分析，根据牛顿第二定律得：加速度为 a=MgsinM=gsin则B的加速度为gsin。故D正确。ABC隔离对B分析，根据牛顿第二定律知，B的合外力沿斜面向下，大小为mBa=mBgsin=Gsin由平行四边形定则知，绳的方向与轨道垂直，拉力大小为T=Gcos选项ABC错误。故选D。多选题5、从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的空气阻力的作用。距地面高度h在3m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2，则（）A该物体的质量为2kgB空气阻力大小为2NC全过程所用的时间为2+62sD物体运动过程中机械能减小了24J答案：BCD解析：AB根据动能定理Ek=F合x故图像的斜率代表了物体受到的合力，有mg+f=12mg-f=8解得m=1kg，f=2NA选项错误，B选项正确；D根据图像可知初动能为72J，回到起点的动能为48J，损失的机械能即为24J，D正确；C设初速度为v0，则12mv02=Ek=72J代入得到v0=12m/s设上升加速度为a1，时间为t1，上升位移为x，则ma1=12v0=a1t1x=12a1t12 解得t1=1s，x=6m设下降加速度为a2，时间为t2，则ma2=8x=12a2t22解得t2=62s所以总时间t有t=t1+t2=2+62sC正确；故选BCD。6、一滑块从某固定粗糙斜面底端在沿斜面向上的恒力作用下由静止开始沿斜面向上运动，某时刻撤去恒力，运动过程中滑块的动能随位移变化的图象如图所示，图中Ek0、s0为已知量，斜面与水平面的夹角的正弦值sin=0.6，下列说法正确的是（）A滑块上升的最大高度为2710s0B滑块与斜面间的动摩擦因数为12C恒力F的大小等于2Ek0s0D滑块与斜面间因摩擦产生的热量为108Ek025答案：BD解析：A根据题图结合题意可知，上滑过程滑块位移为s0时动能为Ek0，位移为95s0时恒力F撤去，此时动能为95Ek0，之后滑块在重力沿斜面向下的分力和摩擦力作用下做减速运动，位移为115s0时动能减为Ek0，可得滑块上升过程中的最大位移为2710s0，则滑块上升的最大高度为H=2710s0sin=8150s0故A错误；B从撤去恒力至滑块上升到最高点的过程由动能定理有-mg27s010-9s05sin-mg27s010-9s05cos=0-9Ek05滑块从最高点下滑到斜面底端的过程中有2710mgs0sin-2710mgs0cos=27Ek025联立解得=12故B正确；C根据Ek-s图象斜率的绝对值表示滑块所受合外力大小可知，下滑过程有mgsin-mgcos=27Ek0251027s0受恒力F沿斜面上滑过程有F-mgsin-mgcos=Ek0s0联立解得F=3Ek0s0故C错误；D整个过程中因摩擦产生的热量为Q=2mgcos2710s0=108Ek025故D正确。故选BD。7、如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时测力计的示数为10N。在某时刻测力计的示数变为8N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g取10m/s2）（）A电梯可能向上加速运动，加速度大小为2m/s2B电梯可能向下加速运动，加速度大小为2m/s2C电梯可能向上减速运动，加速度大小为2m/s2D电梯可能向下减速运动，加速度大小为2m/s2答案：BC解析：电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10N，知重物的重力等于10N。对重物有mg-F=ma解得a=2m/s2方向竖直向下，则电梯的加速度大小为2m/s2，方向竖直向下。电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动。故BC正确，AD错误。故选BC。8、如图甲，足够长的长木板放置在水平地面上，一滑块置于长木板左端。已知滑块和木板的质量均为2kg，现在滑块上施加一个F0.5t（N）的水平变力作用，从t0时刻开始计时，滑块所受摩擦力f随时间t变化的关系如图乙所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（）A图乙中t224sB木板的最大加速度为1m/s2C滑块与木板间的动摩擦因数为0.4D木板与地面间的动摩擦因数为0.1答案：ACD解析：C根据图乙可知，滑块在t2以后受到的摩擦力不变，为8N，根据f1=1mg可得滑块与木板间的动摩擦因数为1=0.4C正确；D在t1时刻木板相对地面开始运动，此时滑块与木板相对静止，则木板与地面间的动摩擦因数为2=f22mg=440=0.1D正确；AB在t2时刻，滑块与木板将要发生相对滑动，此时滑块与木板间的静摩擦力达到最大，且此时二者加速度相同，且木板的加速度达到最大，对滑块有F-1mg=ma对木板有1mg-22mg=ma联立解得a=2m/s2F=12N则木板的最大加速度为2m/s2，根据F=0.5t可求得t2=24sA正确，B错误。故选ACD。填空题9、判断正误：（1）物体加速度的方向一定与合外力方向相同。( )（2）质量越大的物体，加速度越小。( )（3）物体的质量与加速度成反比。( )（4）物体受到外力作用，立即产生加速度。( )答案： 正确 错误 错误 正确解析：（1）1由牛顿第二定律F=ma可知物体加速度的方向一定与合外力方向相同，故正确；（2）2只有当合外力一定时，质量越大的物体，加速度越小，故错误；（3）3 只有当合外力一定时，物体的质量与加速度成反比，故错误；（4）4 由牛顿第二定律知：物体受到外力作用，立即产生加速度。10、小明同学学习了牛顿运动定律后，自制了一个简易加速度计。如图，在轻杆的上端装有转轴，固定于竖直放置的标有角度的木板上的O点，轻杆下端固定一个小球，杆可在竖直面内自由转动。他利用这个加速度计来测量校车的加速度，测量时他应让板面竖直且与校车的运动方向_（选填“垂直”或“平行”），已知重力加速度大小为g，当轻杆与竖直方向的夹角为时，校车的加速度大小为_。答案： 平行 gtan解析：12由加速度原理知，小车加速度在水平方向，则板面与校车运动方向平行，当轻杆与竖直方向的夹角为时，受力分析如图由平衡条件知，小球不上下移动，即竖直方向合力为0，则有Fmg=tan由牛顿第二定律知F=ma解得a=gtan11、两类基本问题（1）从受力确定运动情况如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的_，再通过运动学的规律确定物体的_情况。（2）从运动情况确定受力如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的_，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出_。（3）如图所示，一质量为8 kg的物体静止在粗糙的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，用一水平拉力F=20 N拉物体，使其由A点开始运动，经过8 s后撤去拉力F，再经过一段时间物体到达B点停止。则：（g取10 m/s2）a.在拉力F作用下物体运动的加速度大小为_ m/s2；b.撤去拉力F瞬间物体的速度大小v=_ m/s；c.撤去拉力F后物体运动的距离x=_ m。答案： 加速度 运动 加速度 合外力 0.5 4 4解析：(1)1 如果已知物体的受力情况，可以求出合力，根据牛顿第二定律，可以求出物体的加速度。2结合运动学规律公式，可以求出物体的运动情况。(2)3 如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的加速度。4结合牛顿第二定律，可以求出物体受到的合外力。(3)5受力分析得F-mg=ma解得a=0.5m/s26根据速度公式得v=at=4m/s7 撤去拉力F后，受力分析得-mg=ma解得a=-2m/s2物体运动的位移为x=-v22a=4m12、物理学中引入合力、分力等概念，从科学方法来说是属于_方法，探究牛顿第二定律这一规律时采用的科学方法属于_方法。答案： 等效替代 控制变量解析：1合力与分力的作用效果相同，从科学方法来说是属于等效替代方法；2探究牛顿第二定律这一规律时采用的科学方法属于控制变量方法。解答题13、如图所示，水平地面上固定一倾角为37的粗糙斜面，斜面某位置固定一垂直斜面的挡板，一质量为1kg的物体，从离挡板距离为0.8m处的A点，以初速度1m/s沿斜面下滑，物体与挡板相撞1.010-3s后，沿着斜面上滑，设物体与斜面间的动摩擦因数=0.8，与挡板碰撞无机械能损失。sin37=0.6，cos37=0.8，g=10m/s2，求：（1）物体与挡板碰撞前的速度大小；（2）碰撞中，挡板对物体的平均作用力大小；（3）物体与挡板碰撞后，沿斜面运动的时间。答案：（1） v1=0.6m/s；（2） F=1206N；（3） 362s解析：（1）设物体沿斜面下滑的加速度大小为a1，碰撞挡板前的速度为v1，根据牛顿第二定律有mgsin37-mgcos37=ma1得a1=-0.4m/s2根据运动学公式有v12-v02=2a1x解得v1=0.6m/s（2）设物体反弹后的速度方向为正方向，挡板对小球的平均作用力大小为F，根据动量定理有Ft-mgsin37t=mv1-mv1解得F=1206N（3）分析可知，物体沿斜面向上做匀减速直线运动，设物体沿斜面上滑的加速度大小为a2，运动的时间为t，由牛顿第二定律有mgcos37+mgsin37=ma2a2=12.4m/s2根据运动学公式0=v1-a2t解得t=362s由mgcos37mgsin37，物体沿斜面运动的时间为362s.14、如图所示，水平地面上固定一倾角为37的粗糙斜面，斜面某位置固定一垂直斜面的挡板，一质量为1kg的物体，从离挡板距离为0.8m处的A点，以初速度1m/s沿斜面下滑，物体与挡板相撞1.010-3s后，沿着斜面上滑，设物体与斜面间的动摩擦因数=0.8，与挡板碰撞无机械能损失。sin37=0.6，cos37=0.8，g=10m/s2，求：（1）物体与挡板碰撞前的速度大小；（2）碰撞中，挡板对物体的平均作用力大小；（3）物体与挡板碰撞后，沿斜面运动的时间。答案：（1） v1=0.6m/s；（2） F=1206N；（3） 362s解析：（1）设物体沿斜面下滑的加速度大小为a1，碰撞挡板前的速度为v1，根据牛顿第二定律有mgsin37-mgcos37=ma1得a1=-0.4m/s2根据运动学公式有v12-v02=2a1x解得v1=0.6m/s（2）设物体反弹后的速度方向为正方向，挡板对小球的平均作用力大小为F，根据动量定理有Ft-mgsin37t=mv1-mv1解得F=1206N（3）分析可知，物体沿斜面向上做匀减速直线运动，设物体沿斜面上滑的加速度大小为a2，运动的时间为t，由牛顿第二定律有mgcos37+mgsin37=ma2a2=12.4m/s2根据运动学公式0=v1-a2t解得t=362s由mgcos37mgsin37，物体沿斜面运动的时间为362s.15、如图甲所示，在粗糙的水平地面上有一足够长的木板B，木板的最左端有一个小物块A，小物块A受一个外力的作用，两个物体开始运动，已知物块A和木板B的质量都为1千克，物块A和木板B之间的动摩擦因数为1=0.4，B与地面的动摩擦因数为2=0.1，设物体所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块A运动的v2-x函数关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2。求：（1）根据图象得出物块A在2米前后加速度a1和a2分别为多大？（2）当外力F0至少为多少可以使物块A相对于木板B运动？（3）物块A在运动前2米的过程中所加的外力F1为多少？运动了2米之后，作用于物块A上的外力F2又为多少？答案：（1）1m/s2；4m/s2；（2）6N；（3）4N；8N解析：（1）由图像可知：前2m内对A有v2=2a1x得出a1=1m/s22m后，对A有v12-v02=2a2xa2=4m/s2（2）对B受力分析有1mg-22mg=ma0外力F使A在B上的临界加速度为a0=2m/s2外力F对AB整体有F0-22mg=2ma0 F0=6N（3）运动前2ma1=1m/s2a0则2m后AB两个物体开始相对运动对A有F2-1mg=ma2 F2=8N16、一质量为m=1kg的物块原来静止在水平地面上，物块与地面之间的动摩擦因数为=0.2，现在施加给物块一个水平方向的恒力F，使物块开始做匀加速直线运动，要求在5s内前进25m，则施加的水平恒力F为多大？（重力加速度g取10m/s2）答案：4N解析：由位移公式可得x=12at2由牛顿第二定律可得F-mg=ma联立解得水平拉力大小为F=4N实验题17、某实验小组利用图示装置来测定滑块与桌面间的动摩擦因数，具体实验步骤如下：首先用游标卡尺测量出遮光片宽度为d；然后将遮光片固定在滑块上；如图所示，将滑块置于桌面上左端A处，与桌面平行的细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物连接，保持滑块静止，测量重物离地面的高度h；在距滑块h处固定一个光电门，滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的C点（未与滑轮碰撞），记下数字毫秒计测出遮光片经过光电门所用的时间；并用毫米刻度尺测量出C、A间的距离s；（已知重力加速度为g）。请完成以下问题：(1)若游标卡尺读数如图所示，则遮光片宽度d=_cm；(2)某次实验中数字毫秒计的示数为t，则滑块和桌面的动摩擦因数为_（用d，s，h，t、g表示）(3)本实验在获得小车通过光电门的瞬时速度时存在误差，测量的速度值_（填“大于”“等于”或“小于”）遮光片中心通过光电门时的瞬时速度的真实值。答案： 0.180 d22gs-ht2 小于解析：(1)1游标卡尺可先以毫米为单位读数，游标尺的零刻度超过主尺上1mm处，因此整数部分为1mm，游标尺上第16格（标注8的位置）与主尺上某格对齐，因此小数部分为0.0516mm=0.80mm，因此读数为1+0.80mm=1.80mm=0.180cm。(2)2由题意可知，滑块先做匀加速直线运动（此过程位移为h，初速度为零）后做匀减速直线运动（此过程位移为s-h，末速度为零）；而且匀减速运动加速度为a=g且0-v2=-2as-h速度v由光电门测出v=dt联立各式可得=d22gs-ht2(3)3由运动学规律可知v=dt=vt2vx2所以测量值小于真实值。18、(1)智能手机中有一个加速度传感器，在软件的驱动下，能够探测手机加速度的实时变化，并以图像形式显示出来，如图（a）所示。某学生利用如图（b）所示的实验装置来探究“当小车及手机总质量M不变的情况下，小车加速度a与拉力F的关系”。按照图示安装好实验装置，把手机固定在小车上A挂上沙桶，点击手机软件开始按钮，释放小车，待小车停下点击手机软件停止按钮，读出小车做匀加速运动的加速度aB调节导轨的倾角，使得轻推小车后，小车能沿着导轨向下匀速运动C取下细绳和沙桶。测量沙子和桶的质量m。改变沙子的质量，重新挂上细绳和沙桶。进行多次实验正确的实验步骤是_(2)某一次实验得到如图（c）所示的图像。开始计时1s后释放小车，由图像可知，小车在绳子拉力作用下做匀加速运动的加速度为_m/s2，由此可以推断出实验桌面距离地面高度至少为_m。（结果保留两位有效数字）(3)下列说法正确的是_A图线中A点表示刚好碰到弹簧此时速度最大B图线中B点表示弹力刚好等于拉力，此时加速度为0，此时小车速度最大C图线中C点表示弹簧压缩量最大，此时加速度最大，速度也最大D图线中C点对应的弹簧的弹力约为6mg答案： BAC 0.20 0.90 BD解析：（1）1实验时，首先要平衡摩擦力，使导轨倾斜一个角度，轻推小车做匀速运动，然后挂上沙桶，点击手机软件开始按钮，释放小车，待小车停下，点击手机软件停止按钮，读出小车做匀加速运动的加速度a，在改变沙子和桶的质量m重复进行，所以步骤是BAC。（2）2根据图可得做匀加速运动的加速度为a=0.20m/s2。（2）3由图可知沙子和桶，开始做匀加速的时间是3秒，沙子和桶的运动的加速度和小车一样，则实验桌面距离地面高度大于等于沙子和桶下降的高度，所以实验桌面距离地面高度至少为h=12at2=0.90m。（3）4ABC图线中A点表示刚好碰到弹簧，随着弹力的增大，小车先做加速度减小的加速运动，当弹力和拉力相等时即到达B点，加速度为零，速度最大，在做加速度增大的减速运动一直到达C点停止，此时加速度最大，速度为零，AC错误B正确；D小车做匀加速运动mg=(m+M)a到达C点时加速度为a1=1m/s2 F-mg=(m+M)a1解得F=6mgD正确。故选BD。19、某同学用如图所示的装置测定当地的重力加速度，他将两物块A和B用轻质细绳连接并跨过轻质定滑轮，B下端连接纸带，纸带穿过固定的打点计时器。用天平测出A、B两物块的质量mA=300g、mB=100g，mA从高处由静止开始下落，mB拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可测定重力加速度。图中给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点没有画出，计数点间的距离如图所示。已知打点计时器计时周期为T=0.02s，则：(1)根据纸带求出物体经过5号计数点时的瞬时速度v=_m/s，物体运动的加速度a=_m/s2；（结果保留二位有效数字）(2)用h表示物块A下落的高度，v表示物块A下落h时的速度，若某同学作出v22-h图象如图所示，利用此图象可求出当地的重力加速度g=_m/s2。答案： 2.4 4.8 9.7解析：(1)1根据某段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打点计时器计时周期为T=0.02s，每相邻两计数点间还有4个点没有画出，则打下计数点5时物体的瞬时速度v=x4625T代入数据解得v=2.4m/s2物体运动的加速度a=x65-x54(5T)2代入数据解得a=4.8m/s2(2)3对A、B组成的系统，根据牛顿第二定律有mA-mBg=mB+mAa解得加速度a=mA-mBmB+mAg根据速度位移公式有v2=2ah解得v22=mA-mBmB+mAgh可知斜率k=mA-mBmB+mAg由题中所给的图象，可得斜率k=5.821.20=4.85联立解得g=9.7m/s220、大家知道，质量可以用天平来测量。但是在太空，物体完全失重，用天平无法测量质量，那么应该如何测量呢？北京时间2013年6月20日上午10时，我国航天员在天宫一号空间实验室进行了太空授课，演示了包括质量的测量在内的一系列实验。质量的测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测仪完成的。由牛顿第二定律F=ma可知，如果给物休施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。（1）如图，假如航天员在A、B两物块中间夹了一个质量不计的压力传感器，现让舱壁支架给B物块一个恒力F，此时压力传感器示数为N1.将A、B对换位置，给A施加相同的恒力F，压力传感器示数为N2.据此可知A、B两物块的质量之比mA：mB=_。（2）在计算机设定的恒力F作用下，物体由静止开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x和时间t，从而计算出加速度a=_（用x、t表示）。这样，我们就能够计算出A物体的质量mA=_（用F、N1、N2、x、t表示）。答案： N1:N2 2xt2 Ft2N12x(N1+N2)解析：（1）1 让舱壁支架给B物块一个恒力F，此时压力传感器示数为N1F=(mA+mB)a ，N1=mAa将A、B对换位置，给A施加相同的恒力F，压力传感器示数为N2F=(mA+mB)a ，N2=mBaA、B两物块的质量之比mA:mB=N1:N2（2）23物体由静止开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x和时间t，从而计算出加速度x=12at2 ，a=2xt2A物体的质量mA=Ft2N12x(N1+N2)27